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鋪面工程施工材料強度替換性問題探討 房 性 中 關鍵詞：路基土壤，乾密度，飽和度，圍壓，軸差壓力。 摘 要 鋪面工程路基土壤與基底層所採用材料的種類及方式，相當多元化，亦有多重組合的模式，因而經常令比較資淺的工程師無所適從。 本文擬以土壤分類為經、各種強度表示方法為緯，輔以文獻既有之圖表，來說明材料強度替換性的問題探討，另外並提供水泥處理土壤最普遍工法的使用機制及總體性注意事項。可供業界卓參暨運用。並祈賜教指正。 壹、前言 鋪面工程路基與基底層所使用之施工材料，大部分皆以『土壤』為主，以土壤分類的定義而言，慣稱之碎石或礫石級配料，亦歸類為「優質之土壤」，可見其適用性並無不妥，僅差異於選用材質及強度值之不同而已。 設計工程師因不同之結構物標的、使用機制及設計準則之規定，必須因事制宜而設定路基與基底層適當的材料材質暨強度下限值；現筆者擬以土壤分類與其強度值、強度表示方法等為主軸，來探討其間的考量因素及替換性注意之事項，希有助於厘清誤用之遺憾並避免發生工程失敗之憾事。 貳、影響土壤強度值因素 影響土壤強度值的因素，除土壤本身一般物理性質之外(例如：塑性較大者，強度值可能相對較低。)主要控制因素有下列幾項： 材料試驗部 主任工程師兼鋪面組組長 大地工程技師 一、乾密度 土壤之乾密度，必須符合施工規範所規定之壓實度(例如：AASHTO T180所得最大乾密度值的95%(含)以上)，而影響乾密度之因素，尚有夯實能量、含水量及每層鋪築厚度等項目，故上述各項必須事先確定，才能獲致土壤之實際乾密度值。一般而言，土壤強度值與乾密度值成正比，唯「一次線性」之趨勢不盡相同。 二、飽和度 在乾密度值固定之前提下，土壤飽和度值(Sr)愈高，表示含水量愈多，則所得之土壤強度值愈低。 飽和度值的決定，亦攸關設計值之取捨與設定，以國內工程而言，在考慮當地氣候、排水設施、地下水及降雨量等因素之後，可利用表1[文獻(1)]作為訂定飽和度基準之參考。 三、圍壓 當軸差壓力(σd)固定時，圍壓(σ3)值愈小，則土壤強度值相對亦小， 反之則增加。 四、軸差壓力 當圍壓固定時，土壤的強度值將隨軸差壓力的增加，有漸次降低的趨勢；少數土壤在σd值大於10 psi時，則有稍呈上昇之現象，此乃或因顆粒性行為顯著之故[文獻(2)]。 五、夯實能量 夯實能量或稱為滾壓能量(滾壓次數)使土壤在受壓過程中逐漸壓密，據文獻(3)得知，當夯壓能量增加時，土壤之彈性回彈變形量會減少，致土壤強度值因而增加。 六、尺寸效應 一般土壤之試驗項目均有尺寸效應，故在選用試驗方法或設定設計強度值時，應顧及本項因素，以避免因使用不當試體尺寸而讓強度值失真之情形發生。一般而言，小尺寸試體所得強度值均較大尺寸者偏高，反之則偏低。 表1：台灣地區飽和度值(Sr)基準建議表[文獻(1)] 月平均降雨量、日數 工 程 處 轄 區 特別地區 北 區 (基隆～苗栗) 中 區 (苗栗～斗南) 南 區 (斗南～鳯山) 台 中 逐月降水量 (公厘) 逐月降雨日 數 逐月降水量 (公厘) 逐月降雨日 數 逐月降水量 (公厘) 逐月降雨日 數 逐月降水量 (公厘) 逐月降雨日 數 一 150 10 50 8 50 2.5 50 5 二 50 150 10 8 50 2.5 50 5 三 150 12 75 8 50 4 100 6 四 100 8 100 5 75 4 100 5 五 200 15 200 10 200 10 200 10 六 300 13 400 15 400 15 400 15 七 200 8 200 10 350 10 200 10 八 300 10 300 10 250 13 300 10 九 250 10 250 10 200 10 200 10 十 150 8 50 2.5 50 2.5 50 2.5 十一 75 8 50 4 50 2.5 50 2.5 十二 75 10 50 4 50 2.5 50 2.5 路基土壤擬用飽和度,Sr,% 乾季 (10月～2月)用87 雨季 (3月～9月) 用92 乾季 (10月～4月)用87 雨季 (5月～9月) 用90 乾季 (10月～4月)用85 雨季 (5月～9月) 用90 乾季 (10月～2月)用87 雨季 (3月～9月) 用90 基底層級配料,擬用飽和度,Sr,% 乾季 (10月～2月)用80 雨季 (3月～9月) 用87 乾季 (10月～4月)用80 雨季 (5月～9月) 用85 乾季 (10月～4月)用80 雨季 (5月～9月) 用8